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Cifrado AES

Cifrado AES

Cifrado AES: Estándar Avanzado de Encriptación

1. Introducción

AES (Advanced Encryption Standard) es el algoritmo de cifrado simétrico más ampliamente utilizado en la actualidad. Aprobado como estándar por el NIST en 2001, AES reemplazó al antiguo DES y se ha convertido en el pilar de la seguridad de datos en múltiples aplicaciones modernas. Este artículo presenta una visión técnica accesible de cómo funciona AES, sus fundamentos, usos y desafíos.

2. Contexto histórico o técnico

Durante décadas, el cifrado DES (Data Encryption Standard) fue el estándar aceptado por agencias gubernamentales y entidades comerciales. Sin embargo, con claves de sólo 56 bits, DES se volvió vulnerable ante los avances en capacidad de cómputo.

En 1997, el NIST convocó a una competencia pública para desarrollar un nuevo estándar. De los cinco finalistas, el algoritmo Rijndael, creado por los criptógrafos belgas Vincent Rijmen y Joan Daemen, fue seleccionado y adoptado como AES en 2001.

AES fue diseñado para ser seguro, eficiente en hardware y software, y resistente a diversas formas de criptoanálisis.

3. Explicación técnica detallada

Características generales

AES es un cifrado simétrico por bloques que opera sobre bloques de 128 bits, y soporta claves de 128, 192 o 256 bits. Según la longitud de clave, realiza 10, 12 o 14 rondas de transformación.

Estructura del algoritmo

Cada ronda de AES (excepto la última) consta de las siguientes operaciones:

  • SubBytes: sustitución de bytes mediante una caja S no lineal (S-box).
  • ShiftRows: desplazamiento de filas del bloque de estado.
  • MixColumns: mezcla de columnas a través de transformaciones lineales.
  • AddRoundKey: combinación del bloque de estado con la clave de ronda mediante XOR.

Proceso completo

Key Expansion: generación de subclaves para cada ronda a partir de la clave original.

AddRoundKey inicial.

Rondas intermedias: SubBytes → ShiftRows → MixColumns → AddRoundKey.

Última ronda: omite MixColumns.

El bloque de datos es representado como una matriz de 4x4 bytes (estado), lo que permite operaciones eficientes a nivel de byte.

4. Casos de uso o aplicaciones reales

AES es ampliamente utilizado en:

  • Comunicaciones seguras: HTTPS, VPN, TLS, SSH.
  • Almacenamiento cifrado: discos duros, SSDs, sistemas de archivos como LUKS.
  • Sistemas móviles: cifrado de dispositivos Android e iOS.
  • Bases de datos: encriptación de columnas sensibles.
  • Firmware y sistemas embebidos: para proteger la integridad del código.

AES es también parte de muchos estándares criptográficos modernos como GCM, CCM y EAX para proporcionar cifrado autenticado.

5. Riesgos, limitaciones o desafíos

  • Ataques de canal lateral: como los ataques por tiempo o por consumo de energía, si AES no se implementa adecuadamente.
  • Gestión de claves: el algoritmo puede ser fuerte, pero si las claves se almacenan o transmiten de forma insegura, la seguridad queda comprometida.
  • Elección del modo de operación: ECB, por ejemplo, no es seguro para datos repetitivos. Modos como CBC, GCM o CTR son preferibles.
  • Implementaciones incorrectas: errores en la implementación pueden anular completamente la seguridad teórica del algoritmo.

6. Código ilustrativo (Python)

A continuación, un ejemplo en Python utilizando cryptography:

https://github.com/CodeBugBox/CodeBugBox/blob/main/AES

7. Conclusión

AES es un estándar criptográfico robusto, eficiente y ampliamente adoptado. Su arquitectura bien diseñada y su resistencia comprobada a ataques conocidos lo convierten en la opción predeterminada para muchas aplicaciones que requieren confidencialidad.

Aunque su seguridad depende también del modo de operación y de la implementación, AES sigue siendo el algoritmo simétrico más confiable del panorama actual.

8. Reflexión final

En un entorno cada vez más digitalizado, AES continuará siendo relevante, aunque no exento de desafíos. El surgimiento de la criptografía post-cuántica plantea interrogantes sobre su longevidad, pero hasta entonces, una implementación correcta de AES sigue siendo una herramienta fundamental para proteger la información.

Es esencial que los profesionales técnicos comprendan no solo cómo usar AES, sino también cómo elegir los modos adecuados, manejar las claves de forma segura y evitar errores comunes en su implementación.

Nestor Martin Guerra Garcia (Dr. Plaga)

Nestor Martin Guerra Garcia (Dr. Plaga)

Consultor de Ciberseguridad | Protección de Datos y Gestión de Riesgos | Pentester old school